Cerinte privindarea mecanismelor vatala, conditii care trebuiesc indeplinite

Cerinte privind proiectarea mecanismelor vatala, conditii care trebuiesc indeplinite

Vatala face parte din organele principale ale razboiului de tesut si se compune din doua picioare: drept, respectiv stang, pe care este montata si fixata grinda vatalei. Aceasta este prevazuta cu un sant reglabil pentru introducerea spatei, partea superioara a spatei fiind tinuta de capacul vatalei asezat deasupra. Pe grinda vatalei este insurubat patul vatalei confectionat din otel. Locasul spatei trebuie sa fie taiat uniform si cu dimensiuni care sa asigure fixarea spatei fara joc.

Suprafata patului vatalei nu trebuie sa aibe asperitati sau aschii pentru a asigura o frecare cat mai mica cu suveica. Patul vatalei este executat din material stratificat de mare rezistenta si inalta precizie de prelucrare a suprafetelor. Capacul vatalei trebuie sa asigure fixarea spatei astfel ca aceasta sa nu aiba joc.

Fixarea capacului de picioarele vatalei se face astfel ca spata sa formeze un unghi de 87'90' cu patul vatalei.

Capacul trebuie sa fie paralel cu patul vatalei si se fixeaza in suruburi de picioarele vatalei. Spata trebuie sa fie curata, fara pete de rugina, cu dinti bine fixati la distante egale in acelasi plan. Lungimea spatei trebuie sa fie egala cu distanta de la gratarul furculitei pana la piciorul vatalei. Daca lungimea spatei este mai mica, pentru a nu schimba traiectoria suveicii, spatiile ramase libere se completeaza cu bucati mici de spata, avandu-se grija sa fie asezata in acelasi plan.

La ambele capete ale vatalei se gaseste cate o caseta pentru suveica. Patul casetei este format dintr-o placa din fonta; suruburile de fixare ale placii se strang in asa fel incat sa fie cu capul complet ingropat. Placa a carei grosime trebuie sa fie uniforma si perfect plana se fixeaza la acelasi nivel cu patul vatalei. Vatala primeste miscarea de la arborele principal fie direct, fie printr-o manivela.

Rolul vatalei este de a ghida suveica cu ajutorul patului vatalei si a spatei si de a indesa in tesatura cu ajutorul spatei batatura depusa.

Pentru a indeplini aceste sarcini, miscarea vatalei trebuie sa fie lina. O conditie esentiala este ca bratele vatalei si a arborelui cotit, precum si bolturile vatalei sa fie bine fixate. Vatala nu are voie sa aiba joc, incat cand razboiul este in repaus sa nu poata fi miscata cu mana, iar in timpul mersului daca punem mana pe capacul vatalei sa nu se simta nici o trepidatie. Micsorarea vatalei poate fi influentata de mai multi factori:

Miscarea vatalei la razboaiele late trebuie sa fie de asa masura incat la lansarea suveicii sa se execute o miscare pe cat posibil de redusa, iar indesare

Prin felul legaturii intre manivela si vatala

bratul vatalei legat direct la manivela;

bratul vatalei legat de manivela printr-o biela.

Proportia dimnsiunilor manivelei si bielei

cu biela scurta;

cu biela lunga.

Pozitia manivelei fata de vatala in momentul indesarii bataturii

orizontala;

oblica.

Pozitia vatalei propriu-zise in momentul indesarii firelor de batatura

verticala;

oblica, inclinata spre spate.

Miscarea vatalei la razboaiele late trebuie sa fie de asa masura incat la lansarea suveicii sa se execute o miscare pe cat posibil de redusa, iar indesarea bataturii sa nu se faca prin lovire, ci mai mult prin indesare (presare). Miscarea trebuie sa fie neuniforma. Ea este determinata de marimea suveicii si depinde de dimensiunile suveicii. Cu cat suveica este mai mare si mai lata, cu atat mai mare trebuie sa fie si miscarea vatalei, intrucat de aceasta depinde lungimea rostului anterior.

Aceste caracteristici contructive sunt stabilite la diferite latimi de razboaie prin constructie si nu pot fi modificate.

1. Conditii care trebuie indeplinite pentru o buna

functionare a masinii de tesut

Pentru crearea unui proces continuu de formare a tesaturii este necesar de a introduce un fir de batatura in rostul format, de a aduce firul in gura tesaturii, de a bate batatura si de a forma astfel un nou element de tesatura. Firul de batatura poate fi introdus in tesatura sau sub forma unor fire separate care sunt egale cu latimea tesaturii, cum este de exemplu la fabricarea tesaturii rosshaar (la razboiul de tesut la care in locul firelor de batatura se foloseste parul cozii de cal) sau sub forma unor fire continue, care se desfasoara de pe o teava de batatura, in timpul miscarii acesteia prin rost de la dreapta spre stanga si de la stanga spre dreapta (razboiul de tesut obisnuit) sau prin micsorarea continua a tevii (razboiul de tesut circular).

Metoda a doua de formare a tesaturii, introducerea firului de batatura in tesatura sub forma unui fir continuu, este cel mai folosit, deoarece in majoritatea cazurilor este posibil de a folosi firele de batatura pe tevile primite din filatura, fara o pregatire speciala a lor. In afara de aceasta, introducerea bataturii in tesatura sub forma unui fir continuu, asigura marginile rezistente si nu permite ca firele de urzeala sa se desire. Introducerea firului de batatura in tesatura, se face cu ajutorul a doua mecanisme:

mecanismul vatala

mecanismul de bataie.

Cand se formeaza rostul, vatala se departeaza de gura tesaturii si da posibilitatea suveicii, care se afla in caseta vatalei, sa treaca prin rost dintr-o caseta in cealalta, aflate la cele doua extremitati ale vatalei.

Miscarea dintr-o caseta in cealalta este data suveicii de catre mecanismul de bataie. In timpul miscarii suveicii, firul de batatura fixat cu unul din capete in tesatura se desfasoara liber de pe teava si se depune in rost urmand suveica. Dupa aceea, vatala, venind spre tesator deplaseaza firul de batatura cu ajutorul spetei in gura tesaturii. La rotatia urmatoare a axului principal procesul de introducere a firului de batatura descris mai sus, se repeta numai cu deosebirea ca suveica va pleca din partea opusa. Procesul de introducere a firului de batatura in tesatura este insotit, prin intensificarea actiunii reciproce a firelor de urzeala si de batatura, deoarece firul de batatura, batut de spata catre gura tesaturii, intalneste rezistenta datorata frecarii cu firele de urzeala. Marimea acestei rezistente este in functie de durata rostului inchis; cu cat aceasta este mai mare, cu atat mai mult vor opune rezistenta firele de urzeala asupra bataturii si prin urmare, cu atat mai mare va fi rezistenta deplasarii bataturii catre gura tesaturii. Cu cat se mareste durata rostului inchis, cu atat opreste presiunea firelor de urzeala in momentul bataii.

In afara de asta, in momentul bataii, firul de batatura sufera rezistenta gurii tesaturii, cu atat mai mult cu cat este mai mare desimea tesaturii in batatura si acest lucru are, de asemenea, repercursiuni asupra tensiunii firelor de urzeala. Toate acestea duc la marirea tensiunii firului de urzeala in momentul bataii, ceea ce provoaca ruperea acestora din urma. Asupra ruperii firelor de urzeala influenteaza, de asemenea, reglarea rostului si cursa suveicii.

Ruperea firului de batatura este posibila in procesul trecerii suveicii prin rost, in urma supratensionarii din timpul desfasurarii firului de pe teava, din cauza desfasurarii gresite a tevii de batatura, ori din cauza calitatii inferioare a firului de batatura. Este necesar a sublinia ca tensiunea firului de batatura este cu mult mai mica decat tensiunea urzelii si de aceea, cand calitatea firului de batatura si a tevii este normala, numarul de ruperi a bataturii trebuie sa fie cu mult mai mic decat numarul de ruperi ale urzelii. Cand se lucreaza tesaturi cu o desime mare in batatura din cauza actiunii energetice a dintilor spatei asupra firului de batatura in momentul bataii; acesta poate fi taiat, ceea ce duce la slabirea tesaturii. Este necesar de a retine acest lucru, cand se lucreaza cu tesaturi dese.

Introducerea firului de batatura in tesatura este un proces extrem de important, care necesita o reglare precisa a mecanismelor de bataie a vatalei, precum si o atentie deosebita asupra coordonarii intre aceste mecanisme si mecanismele de formare a rostului.

2. Conditii care generale de miscare ale vatalei

Inainte de trecerea la cercetarea functionarii mecanismelor vatalei, sa vedem ce conditii tehnologice trebuie sa intruneasca mecanismul vatalei in timpul miscarii, care sunt in stransa legatura cu formarea rostului si cursa suveicii.

Prima conditie care trebuie sa o indeplineasca miscarea vatalei este sa-si miscoreze viteza in timpul trecerii suveicii. Realizarea acestei conditii trebuie sa usureze trecerea suveicii prin rost si sa previna iesirea ei din rost.

Prin urmare, cea mai buna miscare a vatalei din acest punct de vedere va fi acea miscare cand vatala va ramane nemiscata, adica viteza ei va fi egala cu zero in timpul trecerii suveicii.

A doua conditie pe care trebuie sa o indeplineasca miscarea vatalei este aducerea lina a firului de batatura catre gura tesaturii. Trebuie considerat ca o astfel de miscare a vatalei este buna cand aceasta aduce firul de batatura catre gura tesaturii, nu printr-o presare, adica actiunea vatalei asupra gurii tesaturii este linistita si destul de energica.

A treia conditie, ce se refera la procesul tehnologic si la actiunile mecanice asupra vatalei, in timpul miscarii ei, este miscarea linistita, deoarece socurile miscoreaza stabilitatea razboiului si duc la uzura rapida a mecanismului de bataie si la dereglarea deasa a razboiului influentand defavorabil procesul tehnologic.

3. Conditii generale de miscare a vatalei

Cap.2. este identic cu cap.3.

Inainte de trecerea la cercetarea functionarii mecanismelor vatalei, sa vedem ce conditii tehnologice trebuie sa intruneasca mecanismul vatalei in timpul miscarii, care sunt in stransa legatura cu formarea rostului si cursa suveicii.

Prima conditie care trebuie sa o indeplineasca miscarea vatalei este sa-si miscoreze viteza in timpul trecerii suveicii. Realizarea acestei conditii trebuie sa usureze trecerea suveicii prin rost si sa previna iesirea ei din rost.

Prin urmare, cea mai buna miscare a vatalei din acest punct de vedere va fi acea miscare cand vatala va ramane nemiscata, adica viteza ei va fi egala cu zero in timpul trecerii suveicii.

A doua conditie pe care trebuie sa o indeplineasca miscarea vatalei este aducerea lina a firului de batatura catre gura tesaturii. Trebuie considerat ca o astfel de miscare a vatalei este buna cand aceasta aduce firul de batatura catre gura tesaturii, nu printr-o presare, adica actiunea vatalei asupra gurii tesaturii este linistita si destul de energica.

A treia conditie, ce se refera la procesul tehnologic si la actiunile mecanice asupra vatalei, in timpul miscarii ei, este miscarea linistita, deoarece socurile miscoreaza stabilitatea razboiului si duc la uzura rapida a mecanismului de bataie si la dereglarea deasa a razboiului influentand defavorabil procesul tehnologic.

Pana aici Cap.2. este identic cu cap.3.

Folosind excentricul pentru miscarea vatalei se pot realiza toate conditiile de mai sus, construind un profil corespunzator. Mecanismul vatalei cu manivela nu poate sa intruneasca in intregime conditiile de mai sus, deoarece mecanismul cu manivela se misca dupa anumite legi. Cu toate acestea, schimband pozitia axului principal si raportul dintre diferitele piese ale mecanismului cu manivela, se poate, in anumite limite, schimba caracterul de miscare a vatalei. Pe de alta parte, simplitatea constructiei mecanismului vatalei cu manivela si o viteza mare a razboiului care se poate obtine in acest caz, a contribuit la raspandirea larga a acestui sistem, aproape in toate sectoarele tesatoriei. Pentru analiza mecanismului vatalei este necesar de a avea diagrama miscarii, vitezei si acceleratiei oricarui punct de pe vatala.

Obisnuit se ia punctul unde biela este articulata cu piciorul vatalei. Acest punct se numeste boltul piciorului vatalei (boltul bielei). Curbele care determina legea miscarii vatalei pot fi obtinute pe cale analitica si grafica.

Cu anumita aproximatie, se poate inlocui mecanismul vatalei printr-un mecanism obisnuit cu biela-manivela pentru determinarea legii de miscare a vatalei, pe cale analitica. In acest caz, admitem ca boltul piciorului vatalei se misca pe o linie dreapta, care trece prin centrul axului principal.

Aceasta se poate admite in urma lungimii mari a piciorului vatalei, a unghiului mic de oscilatie si nu va duce la erori mari.

In fig. 17. notam cu:

r-lungimea manivelei (cotului)

l-lungimea bielei

A-pozitia extrema din stanga a bulonului piciorului vatalei

Cand manivela se roteste din pozitia<a> cu 180', bulonul va trece din pozitia <A> in pozitia <A2>, descriind arcul <AA2> din punctul <O> al axului de oscilatie al vatalei. Admitand ca boltul nu se deplaseaza pe un cerc, ci pe coarda lui, sa determinam miscarea boltului.

Fig. 17.

Cand axul principal al razboiului se va roti cu unghiul f, boltul piciorului vatalei se va deplasa:

AA₁=x=aa₁ + a₁a₂

deoarece:

aa₁=r-r cosf (1-cosf

dar:

a₁a₂=1-1cosψ=1(1- cosψ)

atunci:

x=r(1-cosf)+ 1(1- cosψ)

Unghiul de oscilatie al manivelei f se va determina din relatia:

a₁B=r sin f =1sinψ

de unde:

sinψ=sinf

cosψ=

Prin urmare:

x=r(1-cos f

Pentru miscarea inapoi a vatalei cand unghiul a>180' vom avea, dupa cum se vede din figura, urmatoarea relatie:

x'=r(1-cos f)-1(1-cosψ)

De aceea ecuatia (1) care determina miscarea boltului piciorului vatalei va lua urmatoarea forma generala:

x=r(1-cos f

Dezvoltand in serie expresia de sub radical, dupa binomul lui Newton si limitandu-ne la primii doi termeni, vom obtine urmatoarea expresie aproximativa:

x'=r(1-cos f

Al doilea termen se ia cu semnul plus cand boltul se misca spre axul principal al razboiului si cu semnul minus cand bulonul se misca spre gura tesaturii.

Dupa cum se vede din fig. 17., deplasarea completa a bulonului dintr-o pozitie extrema in cealalta S=2r, se obtine, de asemenea, prin inlocuirea in formula (3) a valorii f

Vitezele si acceleratiile vatalei se obtin prin derivarea succesiva a ecuatiei (3) in raport cu timpul.

Viteza punctului <A>:

V_A=

Deoarece dα/dt=u - viteza unghiulara a cotului, atunci:

V_A=ωr (sinf sin2f)=v(sinf

in care V=ωr - viteza periferica a butonului de manivela.

Acceleratia punctului <A> va fi:

a=

Acceleratia va avea valoarea maxima cand f

a_max=

si valoarea minima cand f

a_min

Dupa datele ecuatiei, cunoscand valorile <r> si <l> si luand diferitele unghiuri f de rotatie a manivelei se pot construi aproximativ curbele care ne intereseaza. Diagramele cinematice mai exacte, care caracterizeaza miscarea vatalei, pot fi obtinute pe cale grafica.

In fig. 18. sunt prezentate diagramele miscarii, vitezei si acceleratiei boltului <A>, construite prin metoda grafica.

Pentru a face o reprezentare mai precisa, precum si pentru a potrivi reglarea diferitelor mecanisme cu pozitia manivelei a axului principal, circumferinta descrisa de butonul de manivela o impartim in 12 parti: pe axa absciselor insemnam unghiurile de rotatie ale axului principal, iar pe axa ordonatelor, la o anumita scara, marimea deplasarii (curba <S>), vitezei (curba <v>) si acceleratiei (curba <a>) ale boltului <A>.

Fig. 18.

Diagrama spatiilor este construita dupa metoda intersectiilor, iar a vitezei si a acceleratiilor cu metoda derivarii grafice. Originea coordonatelor cu punctul mort din fata al vatalei, adica cu momentul bataii. Dupa cum se vede din schema vatalei, axul geometric al axului principal al razboiului se afla pe prelungirea coardei arcului de oscilatie a vatalei.

Raportul dintre raza cotului si lungimea bielei este de 1 : 5.

Sa analizam diagramele cinematice din punctul de vedere al conditiilor tehnologice aratate mai sus, carora trebuie sa le corespunda miscarea vatalei. Dupa cum se stie, suveica trece prin rost in timpul a 90' - 120' - 135' din rotatia axului principal al razboiului, cand vatala se afla in pozitia posterioara. La 120' aceasta corespunde in diagrame cu sectorul 4-8. Din diagrama se vede ca in acest sector, viteza vatalei se micsoreaza, ajunge la zero, dupa aceea creste din nou, fara sa ajunga la maxim, ceea ce intr-o anumita masura satisface prima conditie. Baterea firului de batatura in gura tesaturii se face destul de energic si de lin, ceea ce este aratat de diagrama spatiului si vitezei in intervalul 11-12. Si, in sfarsit, simetria tuturor curbelor dovedeste mersul linistit al vatalei. Toate cele spuse mai sus justifica folosirea mecanismelor cu manivela la razboaiele de tesut.

4. Fortele care actioneaza asupra vatalei in

momentul bataii

Pentru determinarea conditiilor de functionare a mecanismului de bataie in momentul bataii, sa vedem care forte lucreaza in acest moment asupra mecanismului vatalei. In fig. 19. este reprezentata schema mecanismului vatalei in pozitia bataii si sunt insemnate fortele ce actioneaza asupra lui. Dupa cum se vede din schema, in momen tul bataii, asupra vatalei actioneaza urmatoarele forte:

H=forta de inertie a vatalei aplicata in centrul bataii vatalei (mijlocul gurii tesaturii pe spata), aceasta forta este determinata in special de marirea acceleratiei vatalei in momentul bataii, forta de inertie este indreptata catre gura tesaturii;

Fig. 19.

G-greutatea vatalei aplicata in centrul de greutate al sistemului;

Q-forta de rezistenta a gurii tesaturii care actioneaza asupra spatei si care ia nastere sub actiunea acestuia din urma, asupra gurii tesaturii, aceasta forta este determinata de tensiunea urzelii:

T-forta de reactie ce ia nastere in momentul bataii in mecanismul vatalei si care actioneaza de-a lungul bielelor, sensul ei se considera de-a lungul bielei, catre arborele principal al razboiului;

N-fortele reactiei care iau nastere in piciorul vatalei, aplicata in centrul de oscilatie a vatalei;

P si S-componentele fortei precedente.

Din fortele indicate, primele trei, adica H, G si Q se determina pe cale experimentala. Forta de inertie a vatalei, H, aplicata in centrul de bataie a vatalei se va determina din ecuatia:

H= a=

deoarece:

l=

unde:

l-distanta de la centrul de bataie pana la axul de oscilatie al vatalei

IB-momentul de inertie al vatalei rata de axul de oscilatie

a-acceleratia boltului piciorului vatalei

M-masa vatalei

h-distanta de la axa de oscilatie a vatalei pana la centrul de greutate al ei.

Forta Q va fi egala cu tensiunea urzelii creata de frana pe portiunea dintre traversa de spate si traversa de piept.

Pentru determinarea reactiei T vom scrie ecuatia momentelor fata de axul de oscilatie al vatalei. Vatala primeste miscarea prin doua biele si de aceea reactia T se va transmite asupra arborelui prin ambele biele.

Ecuatia echilibrului va avea urmatorul aspect:

H1-Qb-Gx-2Tc cosa

a-unghiul dintre cot si orizontala in momentul bataii

Astfel:

T=

Este necesar a sublinia ca, in functie de marimea fortei de inertie H si pozitia centrului de bataie a vatalei, reactia T poate fi obtinuta pozitiva (+) ori negativa (-). In primul caz, forta care actioneaza fiind egala cu reactia in biela si astfel, reactia care ia nastere sub actiunea fortelor de inertie va contribui la miscarea vatalei. In acest caz, sub actiunea fortelor de inertie vatala conduce arborele cotit, in afara de aceasta, bataia este mai energica, ceea ce este necesar cand se executa tesaturi mai groase. In acest acest caz, daca reactia va fi negativa, forta care actioneaza, va fi indreptata spre biela, spre arborele cotit, adica se va opune miscarii vatalei. Arborele cotit va conduce vatala si de aceea va fi necesar un consum mai mare de energie, iar bataia va fi mai slaba. Cu toate acestea si in primul si in al doilea caz, efectul de reactie T are o influenta nefavorabila asupra uzurii arborelui cotit si a bielelor si mareste tensiunile in organele mecanismului vatalei.

Mecanismul vatalei functioneaza foarte linistit in cazul cand reactia T=0. Aceasta este posibil cu conditia:

Hl=QbGx

ceea ce poate fi obtinut prin schimbarea marimii momentului de inertie a vatalei.

Pozitia centrului de bataie a vatalei (bratul 1) determina marimea reactiei orizontale P in axul de oscilatie a vatalei care ia nastere in momentul bataii.

Aceasta reactie provoaca socuri orizontale, din care cauza se deregleaza si se slabesc legaturile razboiului.

Pentru determinarea reactiei P vor forma ecuatia:

Sx=2Tcosa+H-Q-2P=0

(in ecuatie vom lua 2P deoarece vatala are doua biele)

P=

Reactia P va avea valoarea zero, daca reactia T, indreptata de-a lungul bielei va fi egala cu 0. In acest caz vom avea:

P=H-Q=0 => H=Q

Astfel, centrul de bataie coincide cu planul urzelii.

Valoarea minima a reactiei P va fi in cazul cand centrul de bataie se va gasi intre planul urzelii si punctul de intersectie al liniei bielei cu verticala ce trece prin axul de oscilatie al vatalei.

5. Elementele de calcul si proiectare privind

Constructia patului vatalei

Tendinta constructorilor de razboaie de tesut moderne, de tip clasic este de a inlocui grinda de lemn a vatalei cu otel profilat, cu garnitura de fonta in casute si garnitura de lemn; fibre sau mase plastice in locul patului vatalei sau cu aliaje de aluminiu pentru a micsora greutatea vatalei, marind proportional turatia arborelui principal.

Pentru siguranta trecerii suveicii prin rost, placile de fonta care formeaza fundul casutelor trebuie sa fie inclinate astfel incat capetele dinspre exteriorul razboiului sa fie mai ridicate cu 12.5 mm. De asemenea, patul vatalei trebuie sa aiba o curba de 23 mm care sa se calculeze cu relatia:

f=

unde f-sageata maxima a vatalei [m]

L1-latimea razboiului intre casute [m]

Vm-viteza medie a vatalei pentru perioada de trecere a suveicii dintr-o casuta in cealalta [m/s]

ρ1-inaltimea piciorului vatalei considerata intre centrul axului de oscilatie si centrul de greutate al suveicii care este considerata solitara cu patul vatalei [m]

V2m-viteza medie de lansare a suveicii [m/s]

I mportanta temei proiectului

Mecanismul vatalei reprezinta unul din mecanismele principale ale masinii de tesut care produce, prin intermediul spatei, indesarea firului de batatura contribuind astfel la formarea elementelor de tesatura.

Prin particularitatile constructive, mecanismul vatala impune regimul de viteze la exploatarea masinii cat si sortimentul de tesatura ce se poate executa pe masina de tesut.

Vatala constituie mecanismul cu cinematica determinata in functionarea masinii de tesut cu implicatii asupra regimului de vibratii si trepidatii ale acestuia. De asemenea, implicatii importante are in functionarea in conditii optime a mecanismului de lansare, respectiv asupra suveicii care depinde la deplasarea prin rost de miscarea vatalei.

La masinile de tesut clasice este cunoscut faptul ca trecerea suveicii prin rost are loc in timp ce vatala oscileaza in jurul pozitiei extreme din spate, iar conditiile de miscare ale purtatorului de batatura (suveica, proiectil etc.) sunt hotarator influentate de legile cimematice ale vatalei.